§ 12. РАБОТА ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ МЕТАЛЛА. КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Выше упоминалось, что для «электронного газа» роль «стенок сосуда» играет поверхностный слой металла: силы, действующие на электроны в этом слое, направлены внутрь металла. На рис. II 1.34 Схематически изображена ионная решетка металла, составленная

из прочно связанных между собой положительных ионов. Пока электрон находится внутри металла, силы, действующие на него со стороны положительных ионов, направлены во все стороны и в среднем взаимно уравновешены. Если же электрон оказался за пределами металла, то на него со стороны положительных ионов действуют силы, направленные только внутрь металла. Однако необходимо учесть также и силы отталкивания между данным электроном и остальными электронами, находящимися внутри металла и в пограничном слое,

Рис. III.34

Во-первых, заметим, что на электрон а, оказавшийся вблизи поверхности (рис. III.34), равнодействующая сил притяжения к ионам не равна нулю и направлена внутрь металла, так как с той стороны ионов больше. Вследствие этого концентрация электронов в пограничном слое металла несколько меньше, чем в глубине. Во-вторых, электроны вылетевшие из металла, своим отталкивающим действием также будут уменьшать эту концентрацию. При таких условиях силы отталкивания, действующие на рассматриваемый электрон со стороны других электронов, находящихся в поверхностном слое металла, не будут уравновешиваться силами притяжения со стороны положительных ионов. Это означает, что вблизи поверхностного слоя металла существует электрическое поле, вектор которого (равный нулю внутри металла) в этом слое возрастает до некоторого значения и затем убывает до нуля на больших расстояниях от тела (рис. II 1.34). Это также означает, что в поверхностном слое металла существует потенциальный барьер, график которого в направлении, перпендикулярном к поверхности, изображен на рис. II 1.34; при этом потенциальная энергия электрона на больших расстояниях от металла равна нулю, а внутри металла — отрицательной величине, равной